شناسه خبر : 25374 لینک کوتاه
تاریخ انتشار:

فیلمی که ارزش دیدن دارد

خنک‌سازی بدون اینکه هزینه‌ای برای زمین داشته باشد

حدود شش درصد از برق تولیدشده در آمریکا با استفاده از سیستم‌های تهویه هوا در دفاتر و منازل صرف خنک کردن هوا می‌شود. هر چقدر کشورهایی نظیر برزیل، چین و هند در حال ثروتمندتر شدن هستند، روند مصرفی آنها به آمریکا نزدیک‌تر می‌شود. چنین روندی نه‌تنها برای مصرف‌کنندگان گران است بلکه تابش گازهای گلخانه‌ای را در هر دو حالت دی‌اکسید کربن ناشی از سوختن سوخت‌های نیروگاهی و هیدروفلوئوروکربن مورد استفاده در دستگاه‌های تهویه هوا به عنوان عامل خنک‌کننده افزایش می‌دهد.

رونگوی یانگ و شیائوبو یین، پژوهشگران دانشگاه کلرادو جایگزینی را برای این سیستم‌ها معرفی کرده‌اند. آنها ورقه بسیار نازکی (فیلم) را اختراع کرده‌اند که می‌تواند بدون استفاده از عامل خنک‌کننده و همچنین بدون مصرف انرژی، ساختمان‌ها را خنک کند. از این بهتر، این لایه می‌تواند با روش‌های استاندارد ساخت با هزینه‌ای معادل 50 سنت برای هر مترمربع تولید شود.

این فیلم جدید با فرآیندی به نام خنک‌سازی تابشی کار می‌کند. این فرآیند از این واقعیت بهره می‌جوید که اتمسفر زمین به طول موج‌های مشخصی از تابش‌های حامل حرارت مادون قرمز اجازه می‌دهد بدون هیچ مانعی به فضا بگریزند. تبدیل حرارت ناخواسته به طول موج صحیح مادون قرمز منجر به این می‌شود که شما می‌توانید آن را در این جهان بدون هیچ بازگشتی ذخیره کنید.

یانگ و یین اولین افرادی نیستند که برای خنک‌سازی ساختمان‌ها از این طریق اقدام کنند. شان‌هوی فان و همکارانش در دانشگاه استنفورد دستگاهی را با چنین اصولی در سال 2014 به نمایش گذاشته بودند. با این حال ماده آنها شامل هفت لایه متناوب هافنیوم دی‌اکسید و سیلیکون دی‌اکسید با ضخامت‌های متنوع بود که روی تیغه‌ای از جنس سیلیکون پوشانده شده بود. اما ساخت انبوه چنین سیستمی بسیار سخت و پرهزینه بود.

بر خلاف اختراع شان‌هوی فان، لایه ابداع‌شده یانگ و یین، از پلی‌متیل‌پنتن ساخته شده که به‌صورت تجاری در بازار موجود است و تحت برند TPX به فروش می‌رسد. این ماده با مهره‌های شیشه‌ای کوچکی مخلوط شده است. سپس این مخلوط به ورق‌هایی به ضخامت 50 میکرون تبدیل شده و یک طرف آن با نانوذرات نقره پوشانده می‌شود. زمانی که این ورق‌ها روی سقف پهن می‌شوند، طرف نقره‌ای در زیر قرار می‌گیرد. نور خورشید با برخورد به این پلاستیک منعکس ‌شده و ورود گرما به داخل ساختمان متوقف می‌شود.

ممانعت از گرم شدن یک ساختمان به معنای خنک‌سازی آن نیست. نکته کلیدی در این فرآیند، مهره‌های شیشه‌ای هستند. حفظ دما یک فرآیند استاتیک نیست. تمامی اشیا در هر زمانی هم جذب دارند و هم تابش و تابش نیز عمدتاً به صورت تابش مادون قرمز انجام می‌شود. در مورد مهره‌ها، طول موج این تابش بر اساس قطر آنها تعیین می‌شود. مهره‌هایی که قطری در حدود هشت میکرون دارند عمدتاً در طول‌موج‌هایی که به طور مستقیم از پنجره مادون قرمز در اتمسفر عبور می‌کنند، ساطع می‌شوند. از آنجا که منبع حرارتی که طول‌موج‌ها را به مادون قرمز تبدیل می‌کند در زیر ساختمان است، در نتیجه این فرآیند موجب خنک شدن ساختمان می‌شود.

اثر خنک‌سازی در تابش مستقیم خورشید 93 وات در هر مترمربع و در شب بیشتر از این مقدار است. تیم تحقیقاتی برآورد کرده است قرار دادن 20 مترمربع از این لایه ابداعی روی سقف خانه‌های آمریکایی، برای خنک نگه‌داشتن دمای داخل خانه در 20درجه سانتی‌گراد در روزی که دمای بیرون 37 درجه است کافی خواهد بود.

به منظور تنظیم میزان خنک‌سازی، هرگونه سیستم عملی در کنار این لایه احتمالاً نیازمند لوله‌های آب برای حمل گرما از محیط خانه است. با توجه به اینکه دمای بیرون در یک روز متغیر است تنظیم نرخ جریان آب عبوری از این لوله‌ها می‌تواند دمای داخل خانه را یکنواخت نگه دارد. برخلاف سیستم خنک‌کننده، این پمپ‌ها برای کار کردن به انرژی نیاز دارند. البته میزان این انرژی زیاد نخواهد بود. علاوه بر این، تمام این مکانیسم تحت اختلاف دمای عظیم 290درجه‌ای میان سطح زمین و فضای خارجی انجام می‌شود. 

دراین پرونده بخوانید ...